Abstrakt
Cel: Określenie podstawowej charakterystyki technicznej, stosowanej w kopalniach tamy przeciwwybuchowej z rurami wentylacyjnymi tj. grubości przy uwzględnieniu mechanicznych właściwości materiału, przekroju powierzchni i głębokości wyrobisk oraz oddziaływania sił zewnętrznych.
Metodologia: Metoda teoretyczna badania stanu naprężania i odkształcenia, stosowanej w kopalniach przeciwwybuchowej tamy wentylacyjnej wznoszonej przez ratowników górniczych z gipsu, została zastosowana z użyciem jednej z podstawowych metod numerycznych – rozwiązania zadań brzegowych w teorii sprężystości – metody wariacyjnej.
Wyniki: Opracowano model matematyczny stanu naprężenia i odkształcenia przeciwwybuchowej tamy z rurami wentylacyjnymi. Model przedstawia tamę w formie grubej płyty o promieniu krzywizny zmieniającym się według parabolicznej zależności, pod wpływem przyłożonych sił normalnych i naprężenia. Trzy końce tamy są sztywno umocowane, czwarty zaś luźno. W wyniku analizy otrzymano rozłożenie naprężenia w tamie w zależności od jej grubości, mechanicznych właściwości gipsu, sił oddziałujących, powierzchni i głębokości wyrobisk. Wytrzymałość tamy wentylacyjnej z jedną rurą o średnicy 0,8 m jest zapewniona w wyrobisku o przekroju powierzchni od 4 do 30 m2, a przy dwóch rurach – o powierzchni 8m2. Wartości opisujące grubość tam, otrzymane przy wykorzystaniu opracowanego modelu matematycznego, są w przybliżeniu o 14% niższe od wartości podanych w dokumentach normatywnych.
Wnioski: Opracowany model matematyczny stanu naprężenia i odkształcenia, stosowanej w kopalniach odpornej na wybuchy tamy pozwolił na naukowe uzasadnienie jej podstawowej technicznej charakterystyki – wartości niezbędnej grubości w zależności od mechanicznych charakterystyk materiału, warunków obciążenia, przekroju powierzchni i głębokości rozmieszczenia wyrobiska, jaka umożliwi bezpieczną pracę ratowników górniczych i redukcję kosztów przy stawianiu tam wentylacyjnych w celu likwidacji awarii przy eksplozjach w kopalniach węgla.
Słowa kluczowe: eksplozja, wyrobisko górnicze, tama przeciwwybuchowa, grubość, rury wentylacyjne, gips, charakterystyka mechaniczna
Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy